精密机械运动控制系统/普通高等教育“十一五”国家级规划教材

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王兴松 著
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出版社: 科学出版社
ISBN:9787030252104
版次:1
商品编码:12226170
包装:平装
丛书名: 普通高等教育“十一五”国家级规划教材
开本:16开
出版时间:2009-08-01
用纸:胶版纸
页数:258
字数:325000
正文语种:中文

具体描述

内容简介

  《精密机械运动控制系统/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》针对机械类专业运动控制课程教学和实践需要,重点介绍了机械运动控制系统的组成原理和具体应用实例。
  《精密机械运动控制系统/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》共11章,内容包括运动控制系统的机械结构、测量传感器、运动控制系统的建模与分析、步进电机运动控制、直流伺服电机运动控制、交流伺服电机运动控制、微位移运动控制等基础知识,还介绍了数控机床进给运动控制系统和机器人运动控制系统。
  《精密机械运动控制系统/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》内容强调整体建模分析,重视自动化装备运动控制系统的整体设计,在合理介绍基础知识的同时,将多轴联动数控机床、原子力显微镜微位移运动控制、智能仪器设计、移动机器人运动控制系统设计、运动系统非线性处理等前沿技术也融合在相关章节作了较深入的介绍。
  《精密机械运动控制系统/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》针对机械类专业学生、满足其对精密运动控制新理论和新技术的需求,从实践中来,《精密机械运动控制系统/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》内容体系从机器人与数控机床控制系统中提炼,涵盖运动控制系统的机械结构设计和传感测量等内容,介绍了机械运动控制在原子力微镜微位移运动控制等学科发展前沿高新技术的应用,结合了全向足球机器人等作者科研实例,易于教学。

内页插图

目录

前言
第1章 绪论
1.1 机械运动控制系统的内容与分类
1.1.1 机械运动控制系统的定义、由来与内容
1.1.2 机械运动控制系统的分类
1.2 机械运动控制系统的应用
1.2.1 运动规划
1.2.2 多轴插补
1.2.3 电子齿轮与电子凸轮
1.2.4 比较输出与同步跟踪
1.2.5 精密探针位置测量
1.3 机械运动控制系统中的非线性及其补偿
1.3.1 机械运动控制系统中的连续与不连续非线性
1.3.2 机械运动控制系统中常见不连续非线性及其补偿
1.4 机械运动控制系统的发展趋势

第2章 运动控制系统中的机械结构
2.1 滑动螺旋传动与滑动导轨
2.1.1 滑动螺旋传动
2.1.2 滑动导轨
2.2 滚动螺旋传动与滚动导轨
2.2.1 滚动螺旋传动
2.2.2 滚动导轨
2.3 齿轮减速与谐波减速
2.3.1 齿轮减速器的型式与应用
2.3.2 行星齿轮减速器的传动比计算
2.3.3 谐波齿轮减速器
2.4 空气静压技术与磁浮技术
2.4.1 空气静压技术简介及应用
2.4.2 磁浮技术简介及应用

第3章 机械运动控制系统中的位置测量
3.1 光电编码器
3.1.1 增量式光电编码器
3.1.2 光电编码器的读数原理
3.1.3 绝对式光电编码器
3.2 直线光栅尺
3.2.1 光栅的概念
3.2.2 直线光栅的测量原理
3.2.3 直线光栅的信号处理电路
3.3 磁栅尺
3.3.1 磁栅尺的测量原理
3.3.2 磁栅尺的检测电路
3.4 激光干涉测量
3.5 电容式传感器
3.5.1 电容式传感器的工作原理
3.5.2 变极距式电容式传感器
3.5.3 变面积式电容式传感器
3.5.4 电容式传感器的特点
3.6 电感式传感器
3.6.1 自感式传感器
3.6.2 互感式(差动变压器式)传感器
3.6.3 涡流式传感器

第4章 机械运动控制系统的数学模型
4.1 机械运动系统的动力学方程
4.2 机械运动控制系统的非线性与线性化
4.2.1 典型的非线性系统
4.2.2 非线性系统的线性化
4.2.3 分析非线性系统的方法
4.3 机械运动控制系统中的运动规律设计
4.3.1 运动规律的相关概念
4.3.2 运动规律的设计
4.3.3 运动规律的设计实例——柔性臂残余振动的控制
4.4 机械运动系统的惯量等效
4.4.1 等效力矩和等效力的计算
4.4.2 等效转动惯量和等效质量的计算
4.4.3 电机多轴拖动系统等效动力学模型的建立

第5章 步进电机运动控制系统
5.1 步进电机的工作原理与分类
5.2 步进电机的运行特性与控制系统建模
5.2.1 静态运行特性
5.2.2 单脉冲运行特性
5.2.3 连续脉冲运行特性
5.3 步进电机的控制电路
5.3.1 单电压功率驱动电路
5.3.2 高低压功率驱动电路
5.3.3 斩波恒流驱动电路
5.3.4 双极性驱动电路
5.3.5 细分驱动电路
5.4 步进电机在自动测量仪器中的应用
5.4.1 步进电机的选择
5.4.2 步进电机在柴油发动机活塞环梯形角度测量仪中的应用

第6章 直流伺服电机运动控制系统
6.1 直流伺服电机的工作原理
6.1.1 直流伺服电机的基本结构与工作原理
6.1.2 直流电机的机械特性
6.1.3 空心杯直流伺服电机
6.2 直流伺服电机运动控制系统的数学模型
6.2.1 电枢控制直流电机的数学模型
6.2.2 磁场控制直流电机的数学模型
6.3 直流伺服电机的脉宽诃制控制
6.3.1 脉宽调制的基本原理
6.3.2 不可逆脉宽调制调速系统
6.3.3 可逆脉宽调制调速系统
6.4 无刷直流电机原理
6.4.1 无刷直流电机的基本结构
6.4.2 无刷直流电机工作原理
6.5 直流伺服电机在足球机器人中的应用
6.5.1 直流伺服电机控制的一般过程
6.5.2 主要部件选择

第7章 交流伺服电机运动控制系统
7.1 交流伺服电机的工作原理
7.1.1 永磁同步电机的结构
7.1.2 永磁同步电机的工作原理
7.1.3 永磁同步电机的性能
7.2 交流伺服电机的运动控制基础
7.2.1 电压方程
7.2.2 转矩方程
7.2.3 状态方程
7.3 交流伺服电机的正弦脉宽调制控制
7.3.1 正弦脉宽调制波形与等效正弦波
7.3.2 产生正弦脉宽调制波形的原理
7.3.3 正弦脉宽调制变频器的主电路
7.4 交流伺服电机的矢量控制
7.4.1 矢量控制的基本原理
7.4.2 矢量变换及其实现
7.4.3 磁通的检测
7.5 交流伺服电机直接转矩控制简介

第8章 直线电机运动控制系统
8.1 直线电机的结构、工作原理及分类
8.1.1 直线电机的基本结构
8.1.2 直线电机的工作原理
8.1.3 直线电机的分类
8.2 直线电机的数学模型
8.2.1 直线电机的磁场分析模型
8.2.2 永磁式减速直线同步电机的数学模型
8.3 直线电机运动控制系统的典型应用
8.3.1 直线电机在工业与自动化中的应用
8.3.2 直线电机在物料输送与搬运方面的应用
8.3.3 直线电机在交通运输业中的应用

第9章 微位移运动控制系统
9.1 微位移运动控制的原理与应用
9.1.1 微位移系统的原理
9.1.2 微位移系统的应用
9.2 微位移运动系统的结构设计
9.2.1 柔性铰链的类型及特点
9.2.2 柔性铰链设计
9.2.3 精密微动工作台的设计及其特性分析
9.3 压电微位移运动控制系统的驱动电路
9.3.1 对压电微位移器驱动的要求
9.3.2 典型压电陶瓷驱动电路
9.4 微位移运动机构的磁滞非线性与补偿控制
9.4.1 磁滞非线性系统的建模
9.4.2 磁滞非线性系统的控制补偿方法
9.5 原子力显微镜的微位移运动控制系统
9.5.1 原子力显微镜系统
9.5.2 原子力显微镜与其他扫描显微镜的比较

第10章 数控机床的运动控制系统
10.1 数控机床的构型及其对运动控制的要求
10.1.1 数控机床的作用
10.1.2 数控机床的基本构成
10.1.3 数控机床的类型及其对运动控制的要求
10.2 数控机床的运动协调控制
10.2.1 控制轴数与联动轴数
10.2.2 数控机床轨迹运动控制原理
10.2.3 运动速度和加减速的控制
10.3 数控车床的运动控制系统
10.3.1 概述
10.3.2 数控车床的分类
10.3.3 主轴传动方式
10.3.4 进给运动控制系统
10.4 数控铣床的运动控制系统
10.4.1 概述
10.4.2 数控铣床的分类
10.4.3 数控铣床运动部件的布局
10.4.4 主传动系统
10.4.5 进给运动控制系统

第11章 操作机器人的运动控制系统
11.1 操作机器人的构成
11.1.1 操作机器人的构成
11.1.2 机器人机械本体的构成
11.1.3 操作机器人的分类
11.2 操作机器人运动学基础
11.2.1 操作机器人运动方程的表示
11.2.2 机械手运动方程的求解
11.3 操作机器人的运动控制系统
11.3.1 机器人运动控制系统的特点
11.3.2 操作机器人运动控制层次
11.3.3 机器人的运动控制技术
11.4 SCARA机器人的运动控制
11.4.1 SCARA机器人的控制结构
11.4.2 SCARA机器人的运动分析
11.4.3 SCARA机器人的运动方程求解

参考文献

前言/序言

  作为传统产业的机械工业,在计算机技术、控制理论、电子电力及传感器技术等技术快速发展的带动下,产品和生产体系结构发生了巨大的变化,机电一体化成为机械系统发展的重要趋势,也是信息技术带动传统机械产业的桥梁。机械运动控制技术作为机电一体化的关键组成部分,是机电一体化技术发展的具体体现和代表。它最初从机床数控、机器人和工厂自动化等技术中抽象发展而来,形成新的专门技术后,又大力促进了这些相关应用技术的发展。
  运动控制的学习和掌握对学生从事生产、科研等工作具有重要作用。为了适应新技术发展对人才的需求,在机械电子专业开设机械运动控制课程势在必行。但是,现有运动控制教材几乎全部由电机、电气类专业的“电机与拖动”等教材改编而来,主要应用对象仍然是电机、电气类学生。为此我们针对机械类学生的知识结构特点和需要,编写了这本教材。它有以下特点:
  (1)主要针对机械专业学生编写,从机器人与数控机床控制系统中提炼出来,强调机械运动系统的整体建模、性能及精度分析;强调机电控制中的运动协调与速度规划;强调运动控制系统的设计和使用需要,简化了电机原理及电路设计;力求满足机械类学生对精密运动控制新理论和新技术知识的需求。
  (2)增加了运动控制系统的机械结构设计和传感测量的原理与选择等内容,结合机器人与数控机床等典型运动系统的分析,使学生更深入了解运动控制系统的组成环节、设计方法和精度分析。
  (3)增加直线电机、微位移运动控制系统、精密测量等内容,增加了原子力显微镜微位移运动控制、多轴联动数控机床复杂协调运动控制系统等学科发展前沿成果介绍,体现了机械运动控制在高新技术发展中的价值。
  (4)与科研工作结合,增加了机械硬非线性补偿问题的讨论,并将所研制的活塞环梯形角测量仪、全向足球机器人、SCARA工业机器人等作为实例介绍分析。
机械传动设计与应用 本书旨在全面介绍现代机械传动系统的设计原理、核心技术、典型应用及其发展趋势,为读者提供一套系统而深入的学习和实践指导。在日益复杂和精密的机械制造领域,高效、可靠的传动系统是实现预期功能、提升产品性能的关键。本书紧密结合工程实践,涵盖了从基础理论到前沿技术的广泛内容,力求使读者在掌握经典传动知识的同时,也能洞悉未来发展方向。 第一章 机械传动基础 本章首先梳理了机械传动系统的基本概念、分类及其在国民经济中的重要地位。在此基础上,详细阐述了机械传动系统设计的基本原则和流程,包括功能分析、方案选择、参数确定、结构设计、校核计算和优化等步骤。重点强调了传动设计中的几个核心要素:传递功率、转速、扭矩、效率、精度、可靠性和寿命。通过对各种传动类型(如齿轮传动、带传动、链传动、蜗杆传动、行星传动等)的优缺点进行比较分析,帮助读者理解不同传动方式的适用范围和工程取舍。此外,本章还将介绍传动系统的动力学特性,包括运动学分析和动力学建模,为后续章节的深入探讨奠定基础。 第二章 齿轮传动设计 齿轮传动作为最普遍、最重要的机械传动形式之一,在本书中占据重要篇幅。本章将深入剖析直齿圆柱齿轮传动的啮合原理、几何要素计算、根切与包络现象的分析。在此基础上,详细讲解了齿轮强度计算,包括齿根弯曲强度和齿面接触强度的校核方法,并介绍了齿轮材料的选择原则、热处理工艺及其对性能的影响。随后,将扩展至斜齿圆柱齿轮、锥齿轮和蜗轮蜗杆传动的啮合特点、设计计算和强度校核。特别地,本章将重点介绍渐开线齿轮传动的精度等级及其对传动平稳性和噪声的影响,以及高精度齿轮加工工艺的关键技术。最后,本章还将探讨齿轮箱的整体设计,包括箱体结构、润滑、密封和冷却等问题,并给出一些实际案例分析。 第三章 带传动与链传动设计 带传动和链传动是常用的非刚性联接传动方式。本章首先分析了平带、V带和多楔带传动的结构特点、工作原理、受力分析和张紧装置。重点在于阐述带传动的效率、寿命以及影响因素,并指导读者如何选择合适的带型、截面尺寸和长度,以及计算传动功率和带的张紧力。对于链传动,本章将介绍滚子链、套筒链和特种链的结构、规格和性能参数。详细讲解了链传动的运动特性、受力分析、节链器强度校核和张紧装置的设计。此外,本章还将讨论带传动和链传动在传动比精度、传动平稳性、噪声以及适用工况方面的比较,并结合实际工程经验,提供选择与设计建议。 第四章 轴与联轴器设计 轴是传递转矩和承受载荷的关键零件,而联轴器则用于连接动力机和工作机的轴系。本章首先从轴的受力特点出发,介绍轴的材料选择、结构形式(如实心轴、空心轴)以及常见的失效形式(如弯曲、扭转、疲劳)。详细讲解了轴的强度计算和刚度计算,并介绍轴的连接和固定方法,如键连接、花键连接和螺纹连接。在联轴器部分,本章将分类介绍各种常见的联轴器,包括刚性联轴器(如套筒联轴器、夹壳联轴器)、半刚性联轴器(如齿轮联轴器、齿形联轴器)和挠性联轴器(如膜片联轴器、万向联轴器、弹性联轴器)。重点分析了不同联轴器的结构特点、传动性能(如补偿轴线偏移能力、减振缓冲能力)和适用范围,并指导读者如何根据实际工况选择合适的联轴器。 第五章 轴承与润滑 轴承是实现机械部件相对运动的支撑元件,其性能直接影响机械设备的运行效率和寿命。本章首先详细介绍了滚动轴承的类型(如球轴承、滚子轴承)、结构特点、代号和性能参数。重点在于讲解滚动轴承的寿命计算,包括基本额定寿命和等效径向载荷的计算。此外,本章还将介绍滑动轴承的工作原理、结构形式、材料选择和润滑方式。润滑是保证机械设备正常运转的重要环节。本章将深入探讨润滑的基本理论,包括润滑剂的分类、性能指标和选择原则。详细介绍各种润滑方式(如油润滑、脂润滑、密封润滑、强迫润滑)及其适用范围。最后,本章还将简要介绍润滑系统的设计,包括油路设计、过滤器选择和油封的应用。 第六章 典型机械传动装置分析 本章通过对若干典型的机械传动装置进行深入分析,帮助读者将理论知识应用于实践。我们将选取如起重机卷筒传动、机床进给传动、车辆变速器、印刷机械传动等典型案例,详细剖析其传动系统的组成、工作原理、设计要点和关键技术。通过这些案例,读者将能够更直观地理解前面章节所介绍的设计方法和计算原理,并学习到如何根据具体的使用要求,进行传动方案的优化和改进。本章还将讨论传动装置的集成设计,包括传动与控制的结合,以及传动效率的提升和节能降耗的技术。 第七章 现代机械传动技术发展 随着科技的飞速发展,机械传动技术也在不断创新和进步。本章将介绍一些前沿和发展中的机械传动技术,包括: 精密传动技术: 聚焦高精度齿轮加工技术(如数控磨齿、珩齿)、精密轴承技术、精密丝杠螺母副等,以及它们在精密仪器、数控机床、机器人等领域的应用。 智能传动技术: 探讨基于传感器、执行器和控制器的集成式智能传动单元,以及其在自适应控制、故障诊断和远程监控方面的应用。 新型传动技术: 介绍一些新兴的传动原理和形式,如磁力传动、液压伺服传动、气动传动在特定领域的应用和发展潜力。 绿色传动技术: 关注提高传动效率、降低能耗、减少污染的新型材料和设计方法,以及在可持续发展背景下的传动技术趋势。 第八章 机械传动系统的维护与故障诊断 任何机械设备都需要定期维护才能保证其长期稳定运行。本章将指导读者掌握机械传动系统的日常检查、润滑保养、紧固调整等维护措施。同时,本章还将详细介绍常见的传动系统故障现象,如异响、振动、发热、漏油、磨损等,并分析其产生的原因。通过结合实际经验,介绍行之有效的故障诊断方法,如听诊法、触诊法、使用检测仪器等,并提供相应的排除故障的策略和建议。良好的维护和及时的故障诊断,能够有效延长传动系统的使用寿命,降低运行成本,保障生产安全。 本书力求内容详实,理论联系实际,便于读者学习和应用。每章都配有相关的图表、公式和算例,并在章节末尾设有习题,以巩固所学知识。希望本书能为从事机械设计、制造、维护等工作的工程师、技术人员以及相关专业的学生提供有价值的参考。

用户评价

评分

这本书的排版和印刷质量都非常出色,纸张厚实,不易反光,阅读体验很舒适。我特别喜欢书中大量的插图和示意图,它们不仅仅是为了美观,更是为了清晰地展示复杂的概念。比如,在讲解“滤波算法”时,书中就通过一系列动态的图示,生动地展示了不同滤波器的滤波效果,以及它们如何抑制噪声。我最喜欢的一点是,书中在讲解某些较为抽象的概念时,会使用类比的方式,这大大降低了理解的难度。举个例子,在解释“卡尔曼滤波”的原理时,书中将其比作一个“预测-修正”的过程,就像我们根据过去的经验预测明天的天气,然后根据实际观测到的数据来修正我们的预测一样,这种形象的比喻让我一下子就理解了卡尔曼滤波的核心思想。此外,书中还非常注重知识的连贯性,在介绍一个新的概念时,常常会回顾前面学过的知识,帮助读者建立起知识之间的联系。我在学习“力矩补偿”的章节时,就发现它与之前学过的“模型辨识”和“反馈控制”紧密相关,这种前后呼应的设计,让我在学习过程中感觉更加轻松和高效。

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这本书的“实用性”非常强。它不仅仅停留在理论层面,而是将大量的工程实践经验融入其中。我尤其喜欢书中关于“系统集成与调试”的章节,它详细地介绍了如何将各个子系统进行集成,以及在集成过程中可能遇到的问题和解决方案。例如,书中就提到了在集成过程中,由于时序问题、通信协议不匹配、或者硬件接口不兼容等原因,可能会出现各种意想不到的故障,并给出了相应的调试方法。这对于初次接触复杂系统集成的工程师来说,无疑是宝贵的指导。我尝试着按照书中给出的调试流程,来排查自己项目中遇到的一些小问题,发现效果非常好。书中还包含了一些“性能评估”的标准和方法,例如如何通过测试来评估系统的动态性能、稳态性能、以及抗干扰能力。这使得我在完成系统设计后,能够有一个客观的标准来衡量系统的优劣。

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我对这本书的“前瞻性”印象深刻。虽然是一本“十一五”规划教材,但其内容并没有过时,反而包含了许多前沿的技术和发展趋势。书中对“智能化”和“网络化”在精密机械运动控制中的应用进行了展望,例如如何利用人工智能技术来优化控制算法,以及如何通过工业物联网来实现远程监控和诊断。这让我感受到,这本书不仅仅是教授现有的知识,更是在启发读者思考未来的发展方向。我特别喜欢书中关于“机器学习在运动控制中的应用”的介绍,它展示了如何利用机器学习来提高控制系统的自适应能力和鲁棒性。这对于我这种对新兴技术感兴趣的人来说,非常有吸引力。书中还鼓励读者进行创新,并提出了一些可以进一步研究的方向,这无疑是激励我们不断学习和进步的动力。

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这本书最大的亮点在于其“深度”和“广度”并存。一方面,它对精密机械运动控制的基础理论进行了非常深入的探讨,包括各种运动学和动力学模型的建立、辨识方法、以及不同控制算法的原理和实现。另一方面,它又非常广泛地介绍了该领域的各种应用,从工业机器人、数控机床,到半导体制造设备、精密测量仪器,几乎涵盖了所有重要的应用领域。我尤其对书中关于“运动控制器硬件架构”的分析印象深刻,它详细介绍了不同处理器(如DSP、FPGA)在运动控制系统中的作用和优势,以及如何进行硬件选型和系统集成。这对于我这种更偏向于软件开发的人来说,拓宽了我的视野,让我对整个控制系统的构成有了更全面的认识。书中还提供了一些代码示例,虽然不是完整的程序,但足以帮助读者理解算法的实现细节。我尝试着将其中一些伪代码转化为实际的 Matlab 或 C++ 代码,发现效果非常好。此外,书中还非常强调“实验验证”的重要性,它鼓励读者通过实验来验证理论的正确性,并对实验结果进行分析和讨论,这是一种非常好的学习方法。

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这本书的“案例分析”做得非常出色。书中穿插了大量的实际案例,这些案例涵盖了各种不同类型的精密机械运动控制系统,从简单的单轴运动控制,到复杂的机器人协作系统,都进行了详尽的分析。我尤其对书中关于“多轴联动插补”的案例分析印象深刻,它详细地解释了如何在一个连续的轨迹上,协调多个轴的运动,以实现平滑的曲线运动。书中给出了详细的算法推导和实现细节,并且附带了相应的仿真结果。这种“由点到面”、“由浅入深”的讲解方式,使得复杂的概念变得易于理解。我尝试着根据书中的例子,对我的实际项目进行优化,发现效果非常显著。这本书最大的价值在于,它能够帮助读者将抽象的理论知识,转化为具体的工程实践,从而真正地掌握精密机械运动控制的核心技术。

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读完这本书,我感觉自己的知识体系得到了极大的拓展和深化。之前我对于精密机械运动控制的理解,更多地停留在一些零散的知识点上,这本书就像一座桥梁,将这些零散的知识点串联起来,形成了一个完整的知识体系。尤其是在“先进控制策略”这部分,书中对模型预测控制(MPC)、模糊控制、神经网络控制等前沿技术进行了详细的介绍,并且分析了它们在精密机械运动控制中的应用前景和挑战。我尤其对MPC印象深刻,书中通过一个具体的案例,详细展示了如何构建MPC控制器,以及如何处理约束条件,这让我对这种强大的控制策略有了更直观的认识。此外,书中还非常注重培养读者的“系统思维能力”,它不仅仅是教你如何实现某个功能,更重要的是让你理解整个控制系统的设计思路和权衡取舍。比如,在介绍高精度定位系统时,书中会详细分析成本、精度、响应速度、功耗等多个因素如何相互影响,以及在不同应用场景下,应该如何做出最优的选择。我个人认为,这本书最宝贵的地方在于,它不仅仅是枯燥的理论堆砌,而是通过大量的案例分析和工程实践经验,让读者能够真正地理解和掌握精密机械运动控制的核心技术。

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这本书的语言风格非常专业,但又不会让人望而却步。它大量使用了精确的术语和数学公式,这是精密机械运动控制领域特有的语言,但作者在引入这些术语时,都会给出清晰的定义和解释,并且在后续的章节中,会不断地重复和加深理解。我最欣赏的是书中关于“系统辨识”的章节,它详细介绍了如何通过实验数据来建立精确的机械系统模型,这对于那些没有明确理论模型或者模型不够精确的实际系统来说,至关重要。书中不仅介绍了多种辨识方法,还对每种方法的适用范围、优缺点进行了深入的比较分析,并且提供了相应的 Matlab 仿真示例,这让我在实际操作中能够快速上手。在阅读过程中,我发现书中还穿插了许多“工程实践”中的经验和技巧,例如如何选择合适的传感器、如何进行系统的标定和校准、以及如何优化控制参数以提高系统的动态性能。这些内容对于初学者来说,可能是非常宝贵的财富,能够帮助他们少走很多弯路。我特别喜欢其中关于“故障诊断”的章节,在精密系统中,及时的故障检测和诊断是保障系统安全可靠运行的关键,而书中提出的基于模型和基于数据的诊断方法,都给了我很大的启发。

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我对这本书的第一印象是它的“厚重感”,不仅仅是纸张的厚度,更是内容上的扎实和严谨。我在大学期间就接触过一些关于机械控制的教材,但说实话,很多都流于表面,要么理论过于抽象,要么案例不够贴近实际。这本《精密机械运动控制系统》给我带来的感觉完全不同。在阅读关于运动控制器设计的部分时,书中详细地剖析了不同类型控制器的优缺点,例如步进电机控制器和伺服电机控制器在精度、速度、成本等方面的权衡,这对于我这种正在考虑实际项目选型的人来说,简直是雪中送炭。书中还给出了许多具体的系统设计案例,从工业机器人到数控机床,每个案例都进行了详尽的分析,包括硬件选型、软件算法设计、以及整个系统的集成调试过程。我特别喜欢其中关于“运动规划”的章节,它不仅仅是给出了各种轨迹生成算法的描述,更重要的是,它还深入探讨了如何在保证平滑性和效率的同时,满足碰撞检测、关节限制等实际约束条件。书中对于这些复杂问题的解决思路和方法,都进行了细致的推导和讲解,并辅以清晰的流程图和伪代码,这让我在理解抽象概念的同时,也能感受到如何将其转化为可执行的程序。我个人最看重的是这本书对于“鲁棒性”和“抗干扰”方面的讨论,在实际的精密机械运动控制中,外部干扰和参数变化是不可避免的,而书中针对这些问题提出了一系列有效的解决方案,比如自适应控制和模型预测控制,这让我在设计系统时,心里更有底气了。

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这本书的“系统性”让我印象深刻。它不是零散地介绍一些知识点,而是将整个精密机械运动控制系统作为一个整体来讲解。从最底层的机械结构分析,到中间的运动控制器设计,再到上层的应用软件开发,各个环节都进行了详尽的阐述。我特别欣赏书中关于“误差分析与补偿”的章节,它详细地分析了各种误差的来源,例如传动误差、测量误差、姿态误差等,并提出了相应的补偿策略。这对于追求极致精度的精密系统来说,至关重要。书中还给出了一些实用的技巧,例如如何通过软件或硬件的方法来减小这些误差。在阅读过程中,我注意到书中并没有回避一些“难点”,而是积极地提出解决方案。例如,在处理“非线性系统”的控制问题时,书中就介绍了多种非线性控制方法,并对其适用性和局限性进行了分析。我个人认为,这本书的价值在于,它能够帮助读者建立起一个完整的知识框架,从而能够更好地理解和解决实际工程中的问题。

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这本《精密机械运动控制系统/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》的封面设计就透着一股严谨的气息,暗蓝色调搭配银色的字体,显得既专业又不失现代感。我刚拿到书的时候,迫不及待地翻开了它,最先吸引我眼球的是那清晰的目录结构,每一个章节的标题都精炼地概括了其核心内容,让我对整本书的知识脉络有了初步的认识。第一部分着重于基础理论的阐述,比如运动学和动力学方程的推导,内容翔实,公式推导的过程一步步都讲解得很清楚,即便是像我这样之前接触过一些基础理论但不够系统的人,也能比较顺畅地理解。书中还引用了大量的图表来辅助说明,这些图表制作精良,不仅直观地展示了机械结构的组成和运动方式,还形象地揭示了各种控制参数之间的关系。举个例子,在介绍伺服电机的工作原理时,书中配了一幅详细的内部结构图,每个部件的功能和相互作用都标注得一清二楚,配合文字描述,简直是“可视化”教学。更令我惊喜的是,书中在讲解完基础理论后,并没有止步于此,而是立刻将其与实际应用联系起来。比如,在提到PID控制算法时,书中不仅给出了算法的数学模型,还分析了不同参数(Kp、Ki、Kd)对系统响应的影响,并且通过仿真曲线清晰地展示了超调、稳态误差、调节时间等关键性能指标的变化。我尝试着根据书中的案例,在脑海中模拟了一下参数调整的过程,感觉对PID控制的理解一下子深入了很多,不再是死记硬背的公式,而是有了更深刻的感悟。这本书在章节的组织上也很有条理,从最基本的概念入手,逐步深入到复杂的系统设计和应用,每一步都衔接得很自然,不会让人觉得知识跳跃过大。

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